在没有 ncurses 的 C/C++ 中编写“真正的”交互式终端程序，如 vim、htop、...

Posted 2023-02-19

【中文标题】在没有 ncurses 的 C/C++ 中编写“真正的”交互式终端程序，如 vim、htop、...

【英文标题】：Writing a "real" interactive terminal program like vim, htop, ... in C/C++ without ncurses

【发布时间】：2012-01-18 13:35:01

【问题描述】：

不，我不想使用 ncurses，因为我想了解 终端工作，并享受我自己编程的乐趣。 :) 它没有 必须是可移植的，它只能在基于 linux xterm 的终端仿真器上工作。

我想做的是编写一个交互式终端应用程序，例如 htop 和 vim。我的意思不是输出看起来像框或设置颜色的字符，这是微不足道的；也使内容适合窗口大小。我需要的是

如何获得 鼠标交互，例如单击字符并滚动鼠标滚轮（当鼠标位于特定字符时）以实现滚动 [编辑：在终端中当然是模拟器]，以及

如何完全保存和恢复父进程的输出并将我的打印与其输出分开，所以在离开我的应用程序后，我在 shell 中输入的命令应该在那里，就像在运行 htop 并再次退出时一样：此应用程序不再可见任何内容。

我真的不想使用 ncurses。但是当然，如​​果你知道ncurses的哪个部分负责这些任务，欢迎告诉我在源代码中哪里可以找到，我会好好研究的。

【问题讨论】：

"欢迎您告诉我在源代码的哪里可以找到它"

我这么说是因为我确信我对 ncurses 源代码的了解不如整天使用它的人。 :)

大多数人使用它的 API 但不会改变它的实现，所以你遇到这样的人的机会很小。只需阅读源代码，例如，我在一分钟内找到了文件“lib_mvcur.c”（包括下载源代码），其中包含“移动物理光标和滚动的例程”。检查文件 cmets，文档看起来不错

大多数终端至少模拟vt220，因此您可以开始实现控制。 （尽管很少有程序足够疯狂，包括 vim，它们宁愿使用 ncurses 或至少使用 termcap）

首先您需要知道如何将终端设置为原始模式，其次您至少需要 termcap (libtermcap) 或滚动您自己的 tput 和抽象层。如果没有鼠标，我估计这对于具有 C 和 unix 经验的人来说需要几个月的工作。在 ESC 上超时的 tgetc 对解析器来说是讨厌的。当然不适合胆小的人......

【参考方案1】：

我有点困惑。你说的是“终端应用程序”， 像 vim；终端应用程序不会获得鼠标事件，也不会 响应鼠标。

如果您谈论的是真正的终端应用程序，它们运行在 xterm，需要注意的重要一点是许多可移植性 问题涉及终端，而不是操作系统。终端受控 通过发送不同的转义序列。哪些取决于终端；然而，ANSI 转义码现在相当普遍，请参阅http://en.wikipedia.org/wiki/ANSI_escape_code。例如xterm一般都理解这些。

您可能必须在开始和结束时输出额外的序列才能进入和离开“全屏”模式；这是xterm 所必需的。

最后，您必须在输入/输出级别执行一些特殊操作，以确保您的输出驱动程序不会添加任何字符（例如将简单的 LF 转换为 CRLF），并确保输入不会回显, 是透明的，并立即返回。在 Linux 下，这是使用ioctl 完成的。 （同样，完成后不要忘记恢复它。）

【讨论】：

终端应用中鼠标事件有GPM，不是吗？

这个答案的开头完全是假的。有一个协议可以通知终端您想要鼠标单击事件，还有一个协议可以将它们从终端发送到应用程序，所有这些都作为转义序列。 Linux 控制台不支持这一点，而是使用可怕的 GPM 方法，但xterm 和其他人确实支持它。

对于鼠标事件，我的意思是在终端模拟器中。我已经禁用了用户输入和输入缓冲区的回显，所以我使用标准输入作为一种“关键事件”流而不是文本行。我在哪里可以找到我需要在“全屏”模式的开始/结束时放置哪些额外的序列？没有ANSI转义码吗？

@R..：我在哪里可以找到这个协议？这正是我正在寻找的。当然，在真正的 linux 终端中我不需要鼠标控制，因为在 vim 和 htop 中没有这样的东西（这就是我与 vim 和 htop 进行比较的原因）

@leemes 这是您需要发送的 ANSI 转义。我不确定是什么，但它应该在termcaps 文件中。 （ncurses/termcaps的重点是控制序列是从配置文件中读取的，并且根据终端的类型而有所不同。）

【参考方案2】：

为了操作终端，您必须使用控制序列。不幸的是，这些代码取决于您使用的特定终端。这就是为什么terminfo（以前的termcap）首先存在的原因。

您没有说是否要使用 terminfo。所以：

如果您将使用 terminfo，它将为您的终端支持的每个操作提供正确的控制序列。 如果您不使用 terminfo... 好吧，您必须手动编写要支持的每种终端类型中的每个操作。

因为你想要这个用于学习目的，我将在第二个详细说明。

您可以从环境变量$TERM 中发现您正在使用的终端类型。在 linux 中，最常用的是 xterm 用于终端仿真器（XTerm、gnome-terminal、konsole），linux 用于虚拟终端（X 未运行时）。

您可以使用命令tput 轻松发现控制序列。但是当tput在控制台上打印它们时，它们会立即应用，所以如果你想真正看到它们，请使用：

$ TERM=xterm tput clear | hd
00000000  1b 5b 48 1b 5b 32 4a                              |.[H.[2J|

$ TERM=linux tput clear | hd
00000000  1b 5b 48 1b 5b 4a                                 |.[H.[J|

也就是说，要在 xterm 中清除屏幕，您必须在 xterm 中输出 ESC [ H ESC [ 2J 而在 linux 终端中输出 ESC [ H ESC [ J。

关于您询问的特定命令，您应该仔细阅读man 5 terminfo。那里有很多信息。

【讨论】：

给猫剥皮的方法有很多种。 还有很多方法可以清除屏幕。特别是 IIRC，ESC[2J 清除整个屏幕，而 ESC[J 从光标清除到屏幕末尾。但是由于ESC[H 将光标移动到HOME，所以它们应该是等效的。毫不奇怪，xterm 和 linux 终端往往非常相似。

@leemes：那是因为您使用的终端似乎支持两者。

只有真正晦涩的东西在现实世界的终端之间实际上差异很大，它们都大致符合 ANSI/ECMA 标准。如果你只处理 ^H 和 ^?作为退格键并遵循标准，curses/termcap/terminfo 已经过时了......

@R.. 我会说相反，只有最常用的东西是常见的。例如，按 F2 (tput kf2) 将在 xterm 中生成 ESC OQ，但在 linux 中生成 ESC[[B。但是按右箭头 (tput cuf1) 将在两者上都执行 ESC [C。

【参考方案3】：

虽然这个问题有点老了，但我想我应该分享一个简短的例子来说明如何在不使用 ncurses 的情况下做到这一点，这并不难，但我相信它不会那么便携。

此代码将标准输入设置为原始模式，切换到备用缓冲区屏幕（在启动终端之前保存终端的状态），启用鼠标跟踪并在用户单击某处时打印按钮和坐标。使用 Ctrl+C 退出后，程序将恢复终端配置。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>

int main (void)

    unsigned char buff [6];
    unsigned int x, y, btn;
    struct termios original, raw;

    // Save original serial communication configuration for stdin
    tcgetattr (STDIN_FILENO, &original);

    // Put stdin in raw mode so keys get through directly without
    // requiring pressing enter.
    cfmakeraw (&raw);
    tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSANOW, &raw);

    // Switch to the alternate buffer screen
    write (STDOUT_FILENO, "\e[?47h", 6);

    // Enable mouse tracking
    write (STDOUT_FILENO, "\e[?9h", 5);
    while (1) 
        read (STDIN_FILENO, &buff, 1);
        if (buff[0] == 3) 
            // User pressd Ctr+C
            break;
         else if (buff[0] == '\x1B') 
            // We assume all escape sequences received 
            // are mouse coordinates
            read (STDIN_FILENO, &buff, 5);
            btn = buff[2] - 32;
            x = buff[3] - 32;
            y = buff[4] - 32;
            printf ("button:%u\n\rx:%u\n\ry:%u\n\n\r", btn, x, y);
        
    

    // Revert the terminal back to its original state
    write (STDOUT_FILENO, "\e[?9l", 5);
    write (STDOUT_FILENO, "\e[?47l", 6);
    tcsetattr (STDIN_FILENO, TCSANOW, &original);
    return 0;

注意：这不适用于列数超过 255 列的终端。

我发现的转义序列的最佳参考是 this 和 this 之一。

【讨论】：

对于任何想知道为什么 buff[0] == 3 表示按下 Ctrl+C 的人，这是因为在 ASCII 中 0x03 是 ETX 符号，代表“文本结束”。